C++多线程编程入门

C++多线程编程入门

前言：一直想抽个时间学习下多线程编程，今天就从Ｃ＋＋简单多线程编程入手吧，使用Ｗｉｎｄｏｗｓ下的ＡＰＩ．

1、线程创建

创建和关闭线程的API函数：

HANDLE CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,//SD：线程安全相关的属性，常置为NULLSIZE_T dwStackSize,//initialstacksize：新线程的初始化栈的大小，可设置为0LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,//threadfunction：被线程执行的回调函数，也称为线程函数LPVOID lpParameter,//threadargument：传入线程函数的参数，不需传递参数时为NULLDWORD dwCreationFlags,//creationoption：控制线程创建的标志LPDWORD lpThreadId//threadidentifier：传出参数，用于获得线程ID，如果为NULL则不返回线程ID)

BOOL WINAPI CloseHandle(HANDLE hObject);            //关闭一个被打开的对象句柄

相关参数：

lpThreadAttributes：指向SECURITY_ATTRIBUTES结构的指针，决定返回的句柄是否可被子进程继承，如果为NULL则表示返回的句柄不能被子进程继承。dwStackSize：设置初始栈的大小，以字节为单位，如果为0，那么默认将使用与调用该函数的线程相同的栈空间大小。任何情况下，Windows根据需要动态延长堆栈的大小。lpStartAddress：指向线程函数的指针，函数名称没有限制，但是必须以下列形式声明：DWORD WINAPI 函数名 (LPVOID lpParam) ，格式不正确将无法调用成功。lpParameter：向线程函数传递的参数，是一个指向结构的指针，不需传递参数时，为NULL。dwCreationFlags：控制线程创建的标志，可取值如下：（1）CREATE_SUSPENDED(0x00000004)：创建一个挂起的线程（就绪状态），直到线程被唤醒时才调用（2）0：表示创建后立即激活。（3）STACK_SIZE_PARAM_IS_A_RESERVATION(0x00010000)：dwStackSize参数指定初始的保留堆栈的大小，如果STACK_SIZE_PARAM_IS_A_RESERVATION标志未指定，dwStackSize将会设为系统预留的值lpThreadId:保存新线程的id返回值：函数成功，返回线程句柄，否则返回NULL。如果线程创建失败，可通过GetLastError函数获得错误信息。

CloseHandle(HANDLE hObject)
可用这个函数关闭创建的线程句柄，如果函数执行成功则返回true(非0),如果失败则返回false(0)，
如果执行失败可调用GetLastError.函数获得错误信息。

大概知道创建和关闭线程后，来看一段代码吧：

/************************************************************************/  /* Author: Lcy /* Bolg: http://blog.csdn.net/MissXy_ /* Describe: Thread /* Date: 2017-10-25 /************************************************************************/ #include <iostream>#include <Windows.h>using namespace std;DWORD WINAPI MyThreadProc1(LPVOID lpParamter){for (int i = 0; i < 10; i++){cout<<" "<< i<<" :" "MyThreadProc1 Display!"<< endl;}return 0L;}int main(){HANDLE hThread1 = CreateThread(NULL, 0, MyThreadProc1, NULL, 0, NULL);for (int i = 0; i < 10; i++){cout<< i<<" :"<< "Main Thread Display"<< endl;}CloseHandle(hThread1);return 0;}

代码很简单：一个主函数，一个线程函数；来看一下运行结果：

我截了两次运行结果，可以看出主线程（main函数）和我的线程（MyThreadProc1函数）是随机交替执行的。

可以看出第二次运行，MyThreadProc1函数没有运行完，这是因为主线程运行之后将程序退出了，使得子线程没有运行完。

使用Sleep函数并且增加一个线程做对比，暂停线程查看一下：

/************************************************************************/  /* Author: Lcy /* Bolg: http://blog.csdn.net/MissXy_ /* Describe: Thread /* Date: 2017-10-25 /************************************************************************/ #include <iostream>#include <Windows.h>using namespace std;DWORD WINAPI MyThreadProc1(LPVOID lpParamter){for (int i = 0; i < 10; i++){cout<<" "<< i<<" :" "MyThreadProc1 Display!"<< endl;Sleep(200);}return 0L;}DWORD WINAPI MyThreadProc2(LPVOID lpParamter){for (int i = 0; i < 10; i++){cout<<" "<< i<<" :" "MyThreadProc2 Display!"<< endl;Sleep(200);}return 0L;}int main(){HANDLE hThread1 = CreateThread(NULL, 0, MyThreadProc1, NULL, 0, NULL);HANDLE hThread2 = CreateThread(NULL, 0, MyThreadProc2, NULL, 0, NULL);for (int i = 0; i < 10; i++){cout<< i<<" :"<< "Main Thread Display"<< endl;Sleep(500);}CloseHandle(hThread1);CloseHandle(hThread2);return 0;}

运行结果：

从结果可以看出，主线程和子线程就可以交替执行结束。

大家可能会有一个疑问，为什么换行会多一行？子线程为什么会输出在同一行？

这是因为：

cout<< i<<" :"<< "Main Thread Display"<< endl;

从这段代码入手：如果主线程执行到cout<< i<< " :"<< "Main Thread Display" 将要执行 endl时候，子线程抢到时间片，执行它的线程：

cout<<" "<< i<<" :"<< "MyThreadProc1 Display!"<< endl;

当主线程再次抢到时间片时候回先执行：endl

这就导致了输出多一行的结果！

同理，也会出现在同一行显示的状态！

如果将输出改为：

cout<<" "<< i<<" :"<< "MyThreadProc1 Display!\n";

就不会出现此现象！

2、关于临界区

上面的代码，如果我们不使用 "MyThreadProc1 Display!\n" 。就没有别的方法来解决了吗！？答案是否定的！

学过操作系统的同学应该知道临界区和线程同步；

这涉及到多线程的同步问题。对于一个资源被多个线程共用会导致程序的混乱，我们的解决方法是只允许一个线程拥有对共享资源的独占，这里我们用互斥量(Mutex)来进行线程同步。

首先学习一下进行线程同步时，需要的函数：

HANDLE WINAPI CreateMutex(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes,        //线程安全相关的属性，常置为NULLBOOL                  bInitialOwner,            //创建Mutex时的当前线程是否拥有Mutex的所有权LPCTSTR               lpName                    //Mutex的名称);

DWORD WINAPI WaitForSingleObject(HANDLE hHandle,//要获取的锁的句柄DWORD  dwMilliseconds                           //超时间隔);

BOOL WINAPI ReleaseMutex(HANDLE hMutex);//释放

相关参数：

MutexAttributes:也是表示安全的结构，与CreateThread中的lpThreadAttributes功能相同，表示决定返回的句柄是否可被子进程继承，如果为NULL则表示返回的句柄不能被子进程继承。bInitialOwner:表示创建Mutex时的当前线程是否拥有Mutex的所有权，若为TRUE则指定为当前的创建线程为Mutex对象的所有者，其它线程访问需要先ReleaseMutexlpName:Mutex的名称WaitForSingleObject:等待一个指定的对象(如Mutex对象)，直到该对象处于非占用的状态(如Mutex对象被释放)或超出设定的时间间隔。除此之外，还有一个与它类似的函数WaitForMultipleObjects，它的作用是等待一个或所有指定的对象，直到所有的对象处于非占用的状态，或超出设定的时间间隔。 hHandle：要等待的指定对象的句柄。dwMilliseconds：超时的间隔，以毫秒为单位；如果dwMilliseconds为非0，则等待直到dwMilliseconds时间间隔用完或对象变为非占用的状态，如果dwMilliseconds 为INFINITE则表示无限等待，直到等待的对象处于非占用的状态。BOOL WINAPI ReleaseMutex(HANDLE hMutex);//说明：释放所拥有的互斥量锁对象，hMutex为释放的互斥量句柄

示例代码：

/************************************************************************/  /* Author: Lcy /* Bolg: http://blog.csdn.net/MissXy_ /* Describe: Thread Mutex /* Date: 2017-10-25 /************************************************************************/ #include <iostream>#include <Windows.h>using namespace std;HANDLE hMutex = NULL;//互斥量//线程DWORD WINAPI MyThreadProc1(LPVOID lpParamter){for(int i = 0; i < 10; i++){//请求一个互斥量锁WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);cout<< " "<< i<< " :MyThreadProc1 Display!"<< endl;Sleep(100);//释放互斥量锁ReleaseMutex(hMutex);}return 0L;//返回的是long型的0}int main(){//创建一个子线程HANDLE hThread1 = CreateThread(NULL, 0, MyThreadProc1, NULL, 0, NULL);hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);//主线程for (int i = 0; i < 10; i++){WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);cout<< i<<" :Main Thread Display!"<< endl;Sleep(100);ReleaseMutex(hMutex);}return 0;}

运行截图：

通过线程同步，可以实现线程见有序交替执行，OK！先学到这，等会有时间学习一下C++11版本的新特性！